[发明专利]一种聚(酰胺-硫代酰胺)聚合物及其合成方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚(酰胺‑硫代酰胺)聚合物及其合成方法和应用，属于高分子化学材料领域。本发明中聚合物合成及序列调控方法为：在惰性气体环境下，将第一种二官能团胺单体、顺丁烯二酸酐与单质硫磺加入到有机溶剂中反应得到反应液，需要序列调控的情况下再加入第二种二官能团胺单体进行反应之后对反应液进行稀释、过滤、沉降后即得聚(酰胺‑硫代酰胺)或序列可控的聚(酰胺‑硫代酰胺)。本发明合成方法可以高产率得到结构明确且规整的聚(酰胺‑硫代酰胺)，同时得到的聚合物分子量高，成功实现多组分以一锅法高效合成结构种类多样的聚(酰胺‑硫代酰胺)。

技术领域

本发明涉及高分子化学材料技术领域，尤其涉及一种聚(酰胺-硫代酰胺)聚合物及其合成方法和应用。

背景技术

具有自修复性能、金属离子配位能力、高折光指数、杂原子结构、动态键等特性的含硫聚合物在离子吸附材料、光学材料、生物材料、可降解材料等方面的应用有着广阔的前景。而目前，尚少有合成聚(酰胺-硫代酰胺)的报道。现有的含硫聚合物的合成方法大多存在原料成本高且难获得，合成条件苛刻且操作困难，产物结构受限，单体毒性高或副产物毒性高等诸多问题，因此含硫聚合物距离实际工业生产还存在较大的距离。

在生物大分子中，其功能的实现以及区别常常依赖于其序列结构的区别。因此，对同样具有序列结构特性的序列可控的聚合物的研究对功能高分子材料的设计、合成与应用具有前瞻意义与指导意义。而相对地，序列可控的聚合物的合成方法以及事例仍然不多，且存在较多的局限，如制备成本与时间成本高昂、产率与分子量不高、合成步骤多且操作复杂，合成结构受限等。因此，开发新的合成序列可控的聚合物的方法来克服这些问题在科学层面与实际生产方面都具有重要意义。

多组分聚合(Multicomponent Polymerizations,MCP)具有的反应条件温和且操作简单，产物结构多样等特点已被证明可有效规避含硫聚合物的合成中存在的许多问题。石油工业的发展使副产品单质硫的产量与储存量逐年增加，然而单质硫在储存时易被氧化成硫氧化物，这使得硫的储存成为了一个巨大的环境问题。而多组分聚合方法可以使用低成本的单质硫磺作为原料能高效的合成含硫聚合物，使得其成本大大降低，且更为绿色环保。但多组分聚合方法得到的含硫聚合物在结构上仍然存在一定的限制，仍待通过开发新的反应方法来拓展聚合物的种类、结构的多样性并降低反应成本。

同时，多组分串联聚合(Multicomponent Tandem Polymerization)方法不仅具有多组分聚合的各项优点，还可通过对反应进行分步投料来控制反应的顺序和反应产物的结构，从而利用“一锅，两步，三组分”的方法来实现对聚合物的序列调控。利用多组分串联聚合的方法合成序列可控的聚合物的先例尚只有寥寥数例，而其中使用单质硫为原料或是合成含硫聚合物的研究更是前所未有。

因此，得到一种以硫单质为原料，高效率、低成本合成含硫聚合物的方法是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚(酰胺-硫代酰胺)聚合物及其合成方法和应用，该方法通过使用单质硫磺、二官能团胺单体与顺丁烯二酸酐进行多组分聚合或多组分串联聚合来实现的。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚(酰胺-硫代酰胺)聚合物，所述聚(酰胺-硫代酰胺)聚合物的结构中包含以下结构：

其中R₁，R₂，R₃独立的为亚烷基、亚烷氧基、亚芳基、亚烷基-芳基-亚烷基、亚芳基-亚烷基、亚芳基-亚烷基-亚芳基、亚芳基-(X)_h-亚芳基、亚芳基-Y-亚芳基、亚芳基-亚芳基、亚环烷基、一个或多个苯环与杂环稠合的稠杂环基、多个苯环与氮原子组合的基团、多个苯环与亚乙烯基组合的基团中的一种；其中X为S或O，h为自然数，Y为NH、C＝O和-Si(Z)₂-中的一种，Z为烷基。